Guanghui Wang;Yaorui Li ;Mingjian He ;Meng Zhang ;Yang Gao ;Hui He ;Caishan Jiao
Nuclear Engineering and Technology
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v.55
no.5
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pp.1644-1650
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2023
In spent fuel reprocessing, UO2(DBP)2 (U-DBP) can be deposited in stainless steel equipment. U-DBP must be removed by dissolution and the process must not cause corrosion to stainless steel. This study was conducted to find the best scheme for dissolution. U-DBP was manufactured by the titrimetric sedimentation method. The effects of different factors on the dissolution of U-DBP were investigated. For example, solid-liquid ratio, hydrazine carbonate solutions with different mass components, mixed solutions containing different concentrations of H2O2, and different carbonates. The results indicated that U-DBP does not have a regular crystal morphology. With the increase of the solid-liquid ratio and the mass fraction of hydrazine carbonate, the concentration of U(VI) at the dissolution equilibrium increases gradually. The addition of H2O2 has a great promotion effect on the dissolution. However, when the concentration of H2O2 is greater than 0.5 M, the dissolution solution may have an erosive effect on the stainless steel. (NH4)2CO3 can increase the dissolution capacity of dissolved U-DBP, but it may also accelerate the corrosion of stainless steel.
As the first comprehensive attempt at a national implementation, this study aims at assessing the external costs of major electricity generation technologies in Korea, particularly an evaluation of the impacts on human health resulting from exposures to atmospheric radiological emissions from nuclear power plants, and a monetary quantification of their damages. The methodology used for the assessment of the externalities of the selected fuel cycles has been developed by the International Atomic Energy Agency (IAEA), namely the SimPacts Model Package. The model is internationally recognized as a tool which can be applied to a wide range of fuels, different technologies and locations, for an externalities study. In this study, the relevant emissions are quantified first and then their impacts on human health are evaluated and compared. The study focused on all the nuclear power plants for the last 6 years ($2001{\sim}2006$) in Korea. With respect to nuclear power, the impact analysis only focuses on a power generation, however the front- and back-end nuclear fuel cycles are not included, namely uranium mining, conversion, enrichment, reprocessing, conditioning, etc., because these facilities are not present in Korea. The analysis results show that nuclear power in general, generates low external costs. The highest damage costs from the nuclear power plants among the 4 sites in Korea were estimated to be 3.9 mills/MWh, which is about 1/20th of the result for a similar case study conducted in the U.K., implemented through the ExternE project. This difference is largely due to the number of radionuclides included in the study and the amount of released radioactive emissions based on up-to-date information in Korea. In this study, the sensitivities of the major factors for nuclear power plants were also calculated. The analysis indicates that there was around a ${\pm}3%$ damage costs variation to a ${\pm}15%$ change of the reference population density and a ${\pm}1%$ damage cost variation to a $1{\sim}30$ meters change of the effective release height, respectively. These sensitive calculations show that there is only a minor difference when the reference costs are compared.
As an at-reactor(AR) storage method o( spent fuel, there are horizontal concrete module type, metal storage cask type, concrete storage cask type, dual purpose (transportation and storage) cask type and multi-purpose (transportation, storage and disposal) cask type. All other types except multi-purpose one have been already used for AR dry storage of spent fuels after obtaining operation license in various foreign countries. Also the development of multi-purpose type has been continued for operation license. In America, Japan, Germany, Canada, Spain, Switzerland, and Czech Republic, etc., AR dry storage facilities are under operation or on propulsion, and spent fuels are transported to interim storage facility or reprocessing plant after dry storage at reactor temporarily. At Wolsung site, in case of Korea, concrete silo type has already been introduced, and it is believed to be inevitable to store spent fuels at reactor temporarily, considering the reality that storage capacity of spent fuel is approaching to the limit in some nuclear power plants. In this report, the system characteristics, design requirements, technical standards and status of AR storage system, which is suitable for domestic site such as Kori, have been studied. In most cases, the licensed period of storage cask is limited up to 20 years and the integrity of material and maintenance of leaktightness are required during the whole service life.
Kim, Jong-Ho;Jung, In-Ha;Park, Jang-Jin;Shin, Jin-Myeong;Lee, Ho-Hee;Yang, Myung-Seung
Proceedings of the Korean Radioactive Waste Society Conference
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2004.02a
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pp.130-139
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2004
The cladding materials remaining after reprocessing process of the nuclear fuel, generally called as hulls, are classified as a high-level radioactive waste. They are usually packaged in the container for disposal after being compacted, melted, or solidified into the matrix. The efforts to fabricate a better ingot for a more favorable disposal to the environment have failed due to the technical difficulties encountered in the chemical decontamination method. In the early 1990s, the accumulation of radio-chemical data on hulls and the advent of new technology such as a laser or plasma have made the pre-treatment of the hulls more efficient. This paper summarizes the information regarding the radio-chemical analysis of the hull through a literature survey and determines the characteristics of the hull and depth profile of the radio-nuclides within the hull thickness. The feasibility study was carried out to evaluate the reduction of the radioactivity by peeling off the surface of the hull with the application of laser technology.
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.6
no.2
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pp.155-162
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2008
Inventories to be disposed of, reference turnup, and source terms for CANDU spent fuel were evaluated for geological disposal system design. The historical and projected inventory by 2040 is expected to be 14,600 MtU under the condition of 30-year lifetime for unit 1 and 40-year lifetime for other units in Wolsong site. As a result of statistical analysis for discharge burnup of the spent fuels generated by 2007, average and stand deviation revealed 6,987 MWD/MtU and 1,167, respectively. From this result, the reference burnup was determined as 8,100 MWD/MtU which covers 84% of spent fuels in total. Source terms such as nuclide concentration for a long-term safety analysis, decay heat, thermo-mechanical analysis, and radiation intenity and spectrum was characterized by using ORIGEN-ARP containing conservativeness in the aspect of decay heat up to several thousand years. The results from this study will be useful for the design of storage and disposal facilities.
Yilin Qin;Wei Liao;Tu Lan;Fengzhen Li;Feize Li;Jijun Yang;Jiali Liao;Yuanyou Yang;Ning Liu
Nuclear Engineering and Technology
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v.54
no.12
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pp.4660-4670
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2022
Hydroxyurea (HU) is a novel salt-free reductant used potentially for the separation of U/Pu in the advanced PUREX process. In this work, the radiation stability of HU were systematically investigated in solution by examining the effects of the type of rays (α, β, and γ irradiations), the absorbed dose (10-50 kGy), and the HNO3 concentration (0-3 mol L-1). The influence degree on HU radiolysis rates followed the order of the absorbed dose > the ray type > the HNO3 concentration, but the latter two had moderate effects on HU radiolysis products where NH4+ and NO2- were found to be the most abundant ones, suggesting that the differences of α, β, and γ rays should be considered in the study of irradiation effects. The radiolysis mechanism was explored using density functional theory (DFT) calculations, and it proposed the dominant radiolysis paths of HU, indicating that the radiolysis of HU was mainly a free radical reaction among ·H, eaq-, H2O, intermediates, and the radiolytic free radical fragments of HU. The results reported here provide valuable insights into the mechanistic understanding of HU radiolysis under α, β, and γ irradiations and reliable data support for the application of HU in the reprocessing of spent fuel.
Park, Ji-young;Ko, Young Gun;Kim, Hyuncheol;Lim, Jong-Myoung;Lee, Wanno
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.16
no.3
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pp.301-308
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2018
Anthropogenic radioactive noble gases formed by nuclear fission are significant indicators used to monitor the nuclear activity of neighboring countries. In particular, radioactive xenon, owing to its abundant generation and short half-life, can be used to detect nuclear testing, and radioactive krypton has been used as a tracer to monitor the reprocessing of nuclear fuels. Released radioactive noble gases are in the atmosphere at infinitesimal amounts due to their dilution in the air and their short half-life decay. Therefore, to obtain reliable and significant data when performing measurement of noble gases in the atmosphere, the minimum detectable activity (MDA) for noble gases should be defined as low as possible. In this study, the MDA values for radioactive xenon and krypton were theoretically obtained based on the BfS-IAR system by collecting both noble gases simultaneously. In addition, various MDA methods, confidence level and analysis conditions were suggested to reduce and optimize MDA with an assessment of the factors affecting MDA. The current investigation indicated that maximizing the pretreatment efficiency and performance maintenance of the counter were the most important aspects for Xe. In the case of Kr, since sample activities are much higher than those of Xe, it is possible to change the target MDA or to simplification of the analysis system.
Ku, Kwang-Mo;Ryu, Hong-Youl;Kim, Seung-Hyun;Kim, Dae-Young;Hwang, Il-Soon;Sim, Jun-Bo;Lee, Jong-Hyeon
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.11
no.1
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pp.23-29
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2013
LCC (Liquid cadmium cathode) is used for electrowinning in pyroprocessing to recover uranium and transuranic elements simultaneously. It is one of the core technologies in pyroprocessing with higher proliferation resistance than a wet reprocessing because LCC-cell does not separate TRU from uranium. The crucible which holds the LCC is technically important because it should be nonconducting material to prevent deposition of metallic elements on the crucible outer surface. The chemical stability is also crucial factor to choose crucible material due to the strong reactivities of TRU and possible incorporation of Li metal during the operation. In this study, the chemical stabilities of four kinds of representative ceramic materials such as $Al_2O_3$, MgO, $Yl_2O_3$ and BeO were thermodynamically and experimentally evaluated at $500^{\circ}C$ with simulated LCC. The contact angle of LCC on ceramic materials was measured as function of time to predict chemical reactivity. $All_2O_3$ showed poorest chemical stability and the pores in BeO contributed to a decreases in contact angle. MgO and $Y_2O_3$ have superior chemical stability among the materials.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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